Archivo de la categoría: LHC

LHC explicado de manera sencilla y “frikada”

Navegando por la red he encontrado un vídeo que explica de manera muy sencilla qué es el LHC, a veces unas imágenes y un acercamiento directo aunque sea algo superficial pueden ser más interesantes que farragosas explicaciones.

La mayoría de las veces lo sencillo es lo elegante. Y hablando de elegante, también voy a colgar otro vídeo explicando someramente el LHC que de elegante tiene poco, más bien es algo “friki”. El vídeo es de hace unos 7 años y es un rap, sí, un rap realizado por trabajadores y trabajadoras del CERN. Bueno tampoco está mal aprender con una sonrisita.

 

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Entendiendo a Higgs

Volvemos a Higgs. He encontrado un video con el sugerente título “Desmitificando el Bosón de Higgs”. En dicho video el profesor Leonard Susskind de la Universidad de Stanford (California,EEUU) explica de una manera muy didáctica cómo funciona el mecanismo de Higgs y qué significa dar masa a las partículas que en principio carecen de ella como son los gluones, w-bosones, z-bosones o fotónes.

Partiendo de nociones más o menos básicas nos acerca a la mecánica cuántica, nos aproxima al concepto de campo y a través del conocimiento del funcionamiento de las partículas más elementales llegamos a la necesidad del fenómeno Higgs.

Es una hora aproximada de clase magistral, cercana, que evita enredarse con fórmulas matemáticas para centrarse en ejemplos inteligibles, aclara conceptos y nos facilita entender tanto el mecanismo de Higgs como su necesidad. Si bien es cierto que los más legos tenemos que creer determinadas aseveraciones como si fuesen dogmas de fe por la falta de conocimientos no es óbice para que lo fundamental sea entendible. Desentraña muchos interrogantes acerca del famoso Bosón de Higgs, de todo lo que le rodea, de lo que significa, de cómo se busca y de por qué es tan difícil de encontrar.

Como he escrito con anterioridad me ha parecido un video interesante, ameno (la hora y quince minutos que dura se hace muy corta) y sobre todo muy clarificador y comprensible. Por ese motivo he querido realizar esta entrada e insertarlo en el blog para quien desee verlo.

 

 

Y después de la clase el recreo, sin muchos comentarios….

 

 

 

 

 

There’s a collider under Geneva
Reaching new energies that we’ve never achieved before
Finally we can see with this machine
A brand new data peak at 125 GeV
See how gluons and vector bosons fuse
Muons and gamma rays emerge from something new
There’s a collider under Geneva
Making one particle that we’ve never seen before

The complex scalar
Elusive boson
Escaped detection by the LEP and Tevatron
The complex scalar
What is its purpose?
It’s got me thinking

Chorus:
We could have had a model (Particle breakthrough, at the LHC)
Without a scalar field (5-sigma result, could it be the Higgs)
But symmetry requires no mass (Particle breakthrough, at the LHC)
So we break it, with the Higgs (5-sigma result, could it be the Higgs)

Baby I have a theory to be told
The standard model used to discover our quantum world
SU(3), U(1), SU(2)’s our gauge
Make a transform and the equations shouldn’t change

The particles then must all be massless
Cause mass terms vary under gauge transformation
The one solution is spontaneous
Symmetry breaking

Roll your vacuum to minimum potential
Break your SU(2) down to massless modes
Into mass terms of gauge bosons they go
Fermions sink in like skiers into snow

Lyrics and arrangement by Tim Blais and A Capella Science
Original music by Adele

Día H… de Higgs

Hoy se ha producido, mejor dicho, se ha anunciado uno de los descubrimientos más importantes de la física de partículas. Esta mañana, aprovechando la 36 Conferencia Internacional sobre Física de Altas Energías, se ha realizado un seminario especial del CERN en el que se ha comunicado los nuevos avances en la búsqueda de la partícula de Higgs. Los trabajos realizados en el LHC en los dos últimos años, bueno más concretamente en el último año (periodo 2011-2012) con energías de trabajo de entre 7 y 8 TeV, parece que han dado sus frutos. Hoy han desvelado desde el CERN que los resultados de los experimentos CMS y ATLAS inducen a afirmar con un tanto por ciento muy elevado que la partícula de Higgs existe. Todo indica que se estaría moviendo en torno a los 125 GeV de masa.

Sobre el Bosón de Higgs ya he escrito en otras entradas, como resumen diré que es una partícula fundamental para que el Modelo Estándar de la Física funcione. Es necesario para explicar como las partículas adquieren su masa y es el nexo de unión entre la fuerza nuclear débil y la fuerza electromagnética.

Ante todo hay que aclarar que las partículas subatómicas y más en concreto las que se mueven en ese entorno de energía son extremadamente inestables y por tanto efímeras. No se pueden ver, mucho menos guardar en una cajita de cartón para enseñarla a los curiosos cuando van a visitarte. Lo que se hace es calcular la probabilidad de que exista estudiando los elementos en los que se desintegra que son más estables. Se han estudiado millones de colisiones, tamizando los resultados para centrarse en eventos de unas características definidas .Tenemos ahora mismo un candidato a Bosón de Higgs, aunque puede que lo que hayan detectado sea un primo suyo.

¿Qué es lo que hace a unos científicos presentar en una conferencia un descubrimiento de este calibre?. ¿En qué se basan para afirmar con más o menos rotundidad la certeza de su descubrimiento?. Básicamente se basan en la probabilidad de acierto, de que lo que hayan detectado sea lo que buscan. Es difícil encontrar un 100% de exactitud, en el caso que nos ocupa estamos muy cerca. Por lo que he leído en física de partículas necesitamos estar en el entorno de 5 sigmas de significación estadística para empezar a afirmar que el suceso está en un entorno de confiabilidad digno de ser tenido en cuenta. Como se ve en la siguiente tabla eso significa una probabilidad de acierto del 99,99995%.

Bien es cierto que en probabilidades y ratios influyen qué parámetros empleemos. Así pues empelando los datos obtenidos en el 2011 y 2012 en los experimentos CMS y ATLAS en un determinado canal (difotónico, en ese canal el Bosón de Higgs se desintegra en un par de fotones) se obtienen sigmas del orden de 6.02, superior a lo que parece ser suficiente para afirmar la existencia de un hecho.

Como se ve en los parámetros utilizan datos de dos años 2011 y 2012 que se corresponden con energías de 7 y 8 TeV respectivamente y en un canal determinado, si empleamos otros parámetros supongo que el sigma será diferente. No obstante es relevante que por separado los experimentos CMS y ATLAS hayan dado resultados que si bien no han llegado al “requerido” 5 sigmas, se han quedado a las puertas ( 4.9 en el CMS y 4.5 sigmas en el ATLAS en una masa de 125.6 GeV). Esto indica la fiabilidad del descubrimiento. En la WEB vixra.org hay mucha información sobre este tema y además hay una bonita herramienta para realizar gráficos con los distintos valores alcanzados en los experimentos.

http://vixra.org/Combo/

 Aún queda mucho trabajo por hacer, la partícula de Higgs se debe desintegrar en cualquier canal con una confiabilidad superior a los 5 sigmas para tener evidencia real de su existencia. Además debe cumplir con las propiedades que se le atorga en el Modelo Estándar. Parece que el escurridizo elemento está definitivamente acorralado, los datos presentados lo avalan. Incluso aunque los datos no correspondieran al Higgs, si no a un primo suyo, lo cercano que están hace predecir que más pronto que tarde ese tema se de por zanjado y el siguiente será desarrollar el Modelo Estándar, basándose en los resultados experimentales obtenidos, mejorando el conocimiento del funcionamiento del Universo.

Inicio de actividad del LCH 2012, objetivo Bosón de Higgs

Hoy ha anunciado el CERN que el mes próximo reanudará las actividades del LHC. Después de unos meses de parada técnica el acelerador de partículas iniciará su nueva singladura con un incremento de la energía de sus haces de 0.5 TeV, estarán trabajando con 4 TeV por haz, aún lejos de los 7 TeV teóricos que puede llegar a alcanzar. Hasta ahora, por seguridad, han sido conservadores en la utilización de energía, los 3.5 TeV han sido suficientes para los experimentos planteados y en definitiva con la física que querían estudiar. En el periodo 2010-2011 se han alcanzado interesantes progresos en el estudio de las partículas que ha culminado con el anuncio de que es posible que el Bosón de Higgs exista realmente.

Los científicos de los experimentos Atlas y CMS han publicado los resultados que adelantaron en Diciembre sobre el Bosón de Higgs en la revista Physics Letters B,  no se puede considerar aún que se haya descubierto el Bosón de Higgs con los datos obtenidos pero está cerca y con el aumento de energía en los choques de este año podría darse el paso definitivo. Todo parece indicar que se mueve en un intervalo de energía-masa de 16 GeV, en los experimentos de CMS y ATLAS parece dar indicios de su existencia entre 116-131 GeV, estamos hablando de una masa 120 veces superior a la del protón.

Con la nueva energía la cantidad de datos en las colisiones registradas en los detectores se multiplicará por tres y con ello se optimizará el rendimiento y las posibilidades de investigación antes de volver a clausurar el LHC en Noviembre por una nueva y larga parada técnica de unos 20 meses. El  objetivo es que en 2015 se puedan alcanzar los 7 TeV por haz inicialmente previstos como óptimos en el diseño del acelerador.

Como la entrada no es muy larga, sólo es un anuncio,  voy a insertar este fragmento de documental por su interés y su sencillez, muy ameno y didáctico.

Cercando al Bosón de Higgs

Mañana día 13 de Diciembre, Santa Lucía para los que miran el santoral, curiosamente la santa de la luz, la patrona de la vista, no soy precisamente dado a estas efemérides pero ésta siempre la tendré presente y sin que hubiera un evento singular ya habría sido un día marcado en mi calendario. Digo que, curiosamente, mañana en el día que conmemora la luz, el descubrimiento, el vislumbrar, el director general del CERN, ni más ni menos, va a dar un seminario oficial a las 14:00 horas.

Durante semanas ha habido rumores, en los mentideros más cualificados que tuvieran relación con la ciencia, con la física, se han filtrado noticias, se ha especulado. El motivo de todo este tumulto, todo este revuelo, es la posibilidad de que el bosón de Higgs haya sido, al menos, cercado. Después de casi dos años de trabajo los experimentos desarrollados en el LHC, más concretamente el ATLAS y CMS, aparentemente han dado sus frutos. Durante estos dos años de investigación se ha avanzado en probar numerosas teorías, se han conseguido hitos y logros incluso superiores a lo previsto. Uno de los retos que tenía el LHC era demostrar que el bosón de Higgs existía, con ello cerraba el círculo que permitía consolidar la teoría física más estable, que más cerca estaba de explicar como funciona el universo, desde los más infinitamente pequeño hasta lo más grandioso. El Modelo Estándar de la física cumple con solvencia las preguntas que le hacen los físicos, permite entender y explicar con sencillez  (bueno quizá esto último sea un eufemismo) los mecanismos de conexión entre lo existente a todos los niveles  Pero el Modelo Estándar se desmoronaría si la llamada “partícula  Dios”, la partícula que Higgs intuyó y que hace bueno el campo de Higgs no existiese. Si no se pudiera encontrar esa partícula experimentalmente podríamos tener dudas acerca de si el modelo actual se desarrolla sobre una base falsa, es como si construimos un rascacielos sobre un terreno pantanoso. Pero aún podríamos funcionar puesto que las herramientas de que nos dota trabajan bien y explican las cosas sin fisuras. Peor sería que descubrieran que dicha partícula no existe, entonces toda la física que se ha desarrollado sobre el Modelo Estándar debería ser replanteada. Hace poco más de dos años, cuando este cuaderno de bitácora iniciaba su singladura y coincidente casi con el inicio de la actividad del LHC escribí algo acerca del bosón de Higgs.

Pero parece ser que estamos en el otro lado de la acera, todo indica que el bosón de Higgs está al alcance de la mano, que hay indicios claros de que existe, los experimentos ATLAS y CMS aparentemente han acercado esa posibilidad a la realidad. El ámbito de trabajo de los últimos meses del LHC entre 114 y 141 GeV parece que, aún trabajando a ciegas puesto que no se sabe exactamente a qué energía se puede observar el bosón, en ese orden puede estar escondido la misteriosa partícula. Los rumore sindican que el trabajo conjunto de los dos detectores han coincidido en resultados, eso parece indicar que sólo esperan que salga con el DNI entre los dientes, que lo tienen al menos acorralado.

Mañana por tanto el mundo científico estará muy pendiente de lo que el Director General del CERN explique. Probablemente cuando los resultados se filtren y los entendidos empiecen a cribar de qué se está hablando realmente,  los curiosos que nos interesan estas cosas aunque apenas comprendamos lo que significa, estaremos de enhorabuena porque seguro las noticias nos ayudan a entender un poco más el universo en el que vivimos y estaremos un poco más cerca de conocer nuestro más primario origen. Quizá en estos momentos haya cosas mucho más importantes, quizá no… seguro, pero teniendo los pies en la tierra me gusta que mi cabeza viaje bien lejos.

Primeros resultados del experimento ALICE del LHC

El LHC, comenzó a  primeros de Noviembre a provocar colisiones de iones pesados a 2’76 TeV. Tras varios meses en funcionamiento acelerando y provocando colisiones de protones, ha entrado en la fase de utilización de átomos de plomo a los que se arrancan los electrones. Los físicos teóricos de cuerdas están expectantes por sus resultados. La posibilidad de que los modelos de teoría de cuerdas basados en la dualidad gravedad/gauge permitan predecir nuevas propiedades del plasma de quarks y gluones (QGP) aún por descubrir los tiene a muchos en ascuas.

El trabajo con  iones de plomo abre una nueva fase en el LHC, se busca como era la materia en el universo instantes después del Big Bang. Como ya expliqué en la entrada “Quarks, Gluones y antimateria”, el plasma de quarks y gluones es la sopa cósmica primordial que se cree que ha existido poco después del Big Bang. Uno de los objetivos de esta fase de operación del acelerador es crear materia en ese estado y estudiar su evolución, con ello conoceremos algo más de las interacciones fuertes que mantienen unidos los quarks para formar neutrones y protones. En cada ion de plomo tenemos 82 protones.

El experimento Alice será el encargado del estudio de esas colisiones. Las primeras medidas de las colisiones de iones pesados de mayor energía del mundo han sido publicadas en dos artículos el sitio arXiv.org, Por un lado tenemos los resultados al producir colisiones frontales entre los iones y las que se producen de forma lateral. Cada una ha aportado datos de interés que parece contradicen algunas teorías acerca de cómo se comporta el universo a su nivel más primario. Los resultados son interesantes a pesar de estar conseguidos con un número relativamente pequeño de colisiones con haces de iones de plomo.

En la primera medida, se enumeraron las partículas cargadas que se produjeron con impactos frontales. El resultado demostró que se generaron en torno a 18000 partículas a partir de las colisiones de iones de plomo, hasta ese momento la referencia estaba en el Laboratorio Nacional de Brookhaven (RHIC), que trabajando con iones de oro y menos energía obtuvo 2,2 veces menos.

Las colisiones de los haces de plomo en el LHC se han realizado a más de 14 veces la energía de las colisiones de iones de oro del RHIC. La mayoría de teorías predecían que aunque se aumentase la energía no significaría un aumento proporcional de colisiones. Existía una línea de pensamiento que apostaba porque había un límite superior a cuántos gluones podrían empaquetarse en un área dada. Por lo que en algún momento, el número de gluones que interactúan o colisionan entre sí estaría saturado, y no se producirían más partículas. Pero las medidas publicadas por los científicos que se encargan del proyecto ALICE demuestran que, si ese límite existiese aún no se ha alcanzado en el LHC.

Imagina que tienes una lente de aumento lo bastante potente para ser capaz de ver un núcleo de plomo”, explica John Harris, de la Universidad de Yale, miembro del experimento ALICE. “Cuando miras al núcleo con un aumento menor, verás tres quarks y unos pocos gluones. Conforme subes el aumento, verás el mismo número de quarks, pero más gluones. Cuando colisionamos a las altas energías del LHC, estamos estudiando tamaños y distancias más pequeñas como con la lente de aumento, y allí los gluones desempeñarán un gran papel en lo que suceda.

En la segunda medida, se observaron las colisiones que no son frontales, sino que impactaban ligeramente descentrados. En esas condiciones se midió como fluye el sistema que se crea con los dos núcleos en colisión, el plasma de quark y gluón. El tipo de flujo, llamado elíptico, también ha sido medido en el RHIC y está relacionado con la fuerza de la interacción entre quarks y gluones con los núcleos. Las predicciones realizadas antes de las operaciones iniciales de RHIC en el año 2000 predecían que el plasma de quarks y gluones se comportaría como un gas. Sin embargo, en abril de 2005, se mostró que la materia producida en el RHIC se comportaba como un líquido, cuyas partículas  interactúan muy fuertemente entre sí. Esta materia líquida ha sido descrita como casi “perfecta” en el sentido de que fluye sin apenas resistencia a la fricción, o viscosidad.

Lo importante sobre cualquier fluido es su viscosidad – su resistencia a fluir, dice el científico de ALICE Peter Jacobs, del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. Si las partículas del fluido tienen una alta probabilidad de interactuar entre sí, el fluido tiene una viscosidad baja, y viceversa. En el RHIC vimos que un modelo con una viscosidad muy baja parece describir muy bien el flujo elíptico medido

La nueva medida de ALICE demuestra que el flujo elíptico en las colisiones del LHC es mayor que el del RHIC, pero Jacobs advierte que es demasiado pronto para traducir esa medida a una afirmación sobre la viscosidad del plasma de quark-gluón formado en el LHC. Desde luego empieza a tener más fuerza la teoría del líquido “perfecto” ya que aún aumentando la energía de manera tan considerable el plasma sigue sin comportarse como un gas.

En el LHC del CERN no solo está estudiando las colisiones de iones de plomo en el detector ALICE, también están haciéndolo en el ATLAS y CMS. Este último ha logrado detectar por primera vez en la historia un bosón Z generado en las colisiones de iones pesados.

Las colisiones protón-protón en el LHC  se retomarán a finales de Febrero. El modo de operación del LHC para el próximo año todavía tiene que ser discutido en el inicio de año, pero las colisiones en 2011 serán casi seguro con haces de protones a 4 TeV, es decir, con colisiones a 8 TeV c.m. Habrá que estar al tanto de las novedades. Máxime porque con estos números el LHC podrá explorar el rango de 114 – 600 GeV en busca del bosón de Higgs, como nos aclara la siguiente figura preliminar del experimento CMS (más información en Tiziano Camporesi, “CMS Status Report,” 104th LHCC Meeting).

 

El CERN produce y atrapa átomos de antimateria

El experimento ALPHA del LHC (CERN) parece que empieza a dar los primeros resultados. Según se publica en la revista “Nature”, se ha conseguido retener átomos de antihidrógeno durante unos 170 milisegundos en una trampa magnética, en ese tiempo se ha podido obtener datos suficientes para poder empezar a estudiar las diferencias entre materia y antimateria, y lo que es más interesante, podrá facilitar el progreso en el entendimiento acerca de por qué la materia es lo que prevalece en el Universo en contra de la antimateria. Tener una porción de antimateria el tiempo suficiente para poder estudiarla significa un avance muy importante en el estudio de unos de los asuntos más enigmáticos en la composición del Universo y por ende en el entendimiento de todo lo que nos rodea y, en definitiva, de lo que somos.

Como ya apunté en la entrada acerca de la antimateria :

Si en el Big Bang todo hubiera sido absolutamente simétrico, la energía hubiera generado partículas y antipartículas por igual, que luego se hubieran destruido formando más energía hasta llegar a un cierto equilibrio térmico, en el que nada existiría. Entonces, el hecho que el universo se componga sólo de materia nos dice que en el origen del Universo hubo algún tipo de asimetría entre materia y antimateria. Es decir, las leyes de la naturaleza contienen alguna asimetría que favoreció a la materia frente a la antimateria.

Para descubrir que ocurrió con la antimateria los científicos de todo el mundo están realizando experimentos que den luz a tamaño misterio. Gracias al Tevatrón de Estados Unidos de Norteamérica se han podido tener indicios de por qué ha prevalecido la materia, de hecho, hace unos meses, encontraron un camino a seguir para buscar explicaciones a estos enigmas a través del experimento DZero.

Los científicos de Fermilab que trabajan en el Experimento DZero, en el acelerador de partículas Tevatrón, (EEUU) anunciaron el 14 de Mayo que han encontrado evidencias de violaciones del comportamiento de la simetría materia-antimateria mayores de las predichas por la actual teoría de la física de partículas. Para descubrir qué ocurrió con ella, los científicos emplean una amplia variedad de métodos para investigar cualquier pequeña diferencia en las propiedades de materia y antimateria que pueda aportar alguna explicación.

En el LHC, en el experimento ALPHA se utiliza uno de los sistemas mejor conocidos en la física como es el estudio con átomos de hidrógeno. El átomo de hidrógeno es de los más simples, está formado por un protón y un electrón. En el LHC se ha podido crear antihidrógeno a bajas energías (eso ya se producía en el antiguo acelerador del CERN, en 1995 se produjeron los primeros 5 átomos de antihidrógeno), pero lo realmente interesante ha sido que han podido retener esa antimateria en torno a una décima de segundo, antes de que se contrarreste con el hidrógeno (materia) y desaparezca.  Para ello han usado unos complejos campos electromagnéticos donde han sido retenidos esas cientos de milésimas de segundo antes de que colisionen con la materia. En el experimento ALPHA han conseguido retener unos 38 átomos de antihidrógeno, estables y neutrales,  suficientes partículas durante suficiente tiempo para poder estudiarlos y descubrir su secreto.

Aún queda mucho camino para sacar conclusiones, para descubrir unos de los enigmas más estudiados en los últimos años con el fin de entender el origen del Universo y el comportamiento de todo lo que somos o nos rodea. Parte será transitado por los investigadores que trabajan en el LHC, en el Tevatron del laboratorio Fermilab, e incluso en los experimentos que se realicen con el Detector AMS en el espacio, que será enviado a la Estación Espacial (ISS).

 

 

 

 

Asimetría materia-antimateria

Los científicos de Fermilab que trabajan en el Experimento DZero, en el acelerador de partículas Tevatrón, (EEUU) anunciaron el 14 de Mayo que han encontrado evidencias de violaciones del comportamiento de la simetría materia-antimateria mayores de las predichas por la actual teoría de la física de partículas. La clara asimetría materia-antimateria se da en el comportamiento de las partículas que contienen quarks bottom.  Los resultados, enviados a la revista Physical Review D, indican que existe una diferencia de un 1% en la producción de pares de muones y pares de antimuones en la desintegración de mesones B producidas en las colisiones de alta energía en el colisionador de partículas Tevatron del Fermilab, lo cual es 50 veces más de lo que predice el Modelo Estándar. Según dicha teoría, en el origen del Universo hubo de producirse la misma cantidad de materia que de antimateria, por lo que, de mantenerse este balance, materia y antimateria eventualmente se habrían aniquilado, con lo cual no se hubiera producido la materia que compone las estrellas, planetas y todo lo que contienen.

Ésta es la primera medida que muestra una desviación significativa con respecto a las predicciones teóricas sobre diferencias en comportamiento entre materia y antimateria, un estudio que podrá completarse con los experimentos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC).

El dominio de la materia que observamos en el universo sólo es posible si existen diferencias en el comportamiento de las partículas y antipartículas. Aunque los físicos han observado dichas diferencias (llamada “violación de CP”) en el comportamiento de las partículas durante décadas, estas diferencias conocidas son demasiado pequeñas para explicar el predominio observado de la materia sobre la antimateria en el universo y son plenamente coherentes con el Modelo Estándar. Si es confirmado por observaciones y análisis, el efecto observado por los físicos DZero podría representar un paso más hacia la comprensión de la dominación materia observada.

Sirviéndose de las características únicas de su detector de precisión y del nuevo desarrollo de métodos de análisis, los científicos DZero han demostrado que la probabilidad de que esta medida es compatible con cualquier efecto conocido es inferior al 0,1 por ciento (3,2 desviaciones estándar).

Cuando la materia y la antimateria colisionan en choques de alta energía, las partículas se convierten en energía y producen nuevas partículas y antipartículas. En el colisionador protón-antiprotón de Fermilab, los científicos observan cientos de millones cada día. Procesos similares se produjeron en el comienzo del universo y debería habernos dejado con un universo con cantidades iguales de materia y antimateria. Pero el mundo que los rodea está hecho de materia y las  antipartículas sólo pueden ser producidas en colisionadores, en las reacciones nucleares o rayos cósmicos. “¿Qué pasó con la antimateria?” Es una de las cuestiones centrales de la física de partículas del siglo XXI.

Para obtener el nuevo resultado, los físicos DZero realizaron el análisis de datos “a ciegas”, para evitar prejuicios basandose en lo que observan. Sólo después de un largo período de verificación de las herramientas de análisis, los físicos de DZero observaron el conjunto de datos al completo. Los científicos inviertieron la polaridad del campo magnético y sus detectores durante la recolección de datos para cancelar los efectos instrumentales.

La precisión de las mediciones DZero siguen estando limitado por el número de colisiones registradas hasta la fecha por el experimento. DZero  siguen recogiendo datos y refinando los análisis para atender a esta y muchas otras cuestiones fundamentales.

Si se confirman las medidas obtenidas en el experimento Dzero por otras observaciones y análisis, el efecto visto por los científicos del Tevatrón podría representar un paso más hacia el entendimiento de por qué la materia domina el Universo actual y hacia el descubrimiento de nueva física más allá de la que conocemos actualmente. El LHC estará en una buena posición para indagar más en este enigma, puesto que uno de sus experimentos, LHCb, está diseñado específicamente para estudiar la violación de la simetría CP. Además la luminosidad prevista para el LHC (número de colisiones producidas en un determinado tiempo y espacio) es tan alta que permitirá acumular muchos más datos, con lo que los estudios estadísticos serán aún más significativos.

La confirmación de las medidas de DZero en el LHC podría producirse en el plazo de uno o dos años, lo cual conduciría a una revisión del Modelo Estándar. Responder a la cuestión de la violación CP descubriendo nuevos tipos de partículas llevará a formular otras preguntas como por ejemplo sobre su origen y propiedades, que otros experimentos del LHC como ATLAS y CMS podrían responder”. Por su parte, los dos experimentos del Tevatrón (DZero y CDF) continuarán recopilando datos y refinando los análisis al menos hasta el final del 2011.

El resultado se basa en datos recopilados en los últimos ocho años por el experimento DZero: con una luminosidad integrada de 6 femtobarns inversos, correspondientes a cientos de miles de millones de colisiones entre protones y antiprotones en el colisionador Tevatron.

DZero es un experimento internacional de unos 500 físicos de 86 instituciones en 19 países. Es apoyado por el Departamento de Energía de EE.UU., la National Science Foundation y financiado por una serie de organismos internacionales.

Fermilab es un laboratorio nacional, financiado por la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de EE.UU., operado bajo contrato por Fermi Research Alliance, LLC.

Sus dos mayores contribuciones al Modelo Estándar fueron el descubrimiento del quark bottom (1977) y del quark top (1995). En 2000 se hizo la primera observación directa del Tau-neutrino, la última partícula fundamental observada. En 2009, experimentos realizados en Fermilab restringieron significativamente la masa del ‘bosón de Higgs’, paso previo para el descubrimiento de esta partícula que otorgaría masa al resto.

Picando en la foto se accede a la página de youtube de fermilab donde se pueden ver vídeos de experimentos realizados e información sobre sus actuaciones

Se inicia el programa de investigación del LHC

Hoy  30 de marzo de 2010, a las 13:06, se han producido las primeras colisiones  a 7 TeV en el LHC marcando el inicio del programa de investigación del LHC. Los físicos de partículas de todo el mundo estaban esperando este momento. Con el LHC se inicia una nueva física experimental utilizando una energía tres veces y media mayor de la que se había logrado en un acelerador de partículas anteriormente.

“Es un gran día para ser un físico de partículas”, dijo el Director General de CERN Rolf Heuer. “Un montón de gente ha esperado mucho tiempo este momento, pero su paciencia y dedicación está comenzando a dar dividendos”.

“Con los registros de energía empleados se hacen añicos todo lo que se había realizado hasta ahora, los experimentos del LHC ofrecen una vasta región para explorar, y a partir de ahora comienza la caza de la materia oscura, las nuevas fuerzas, nuevas dimensiones y el Bosón de Higgs“, esas fueron las palabras de la portavoz del experimento ATLAS, Fabiola Gianotti.

Hasta ahora todo funciona según lo previsto, e incluso mejor de lo esperado. Todos los científicos encargados de los diferentes proyectos están encantados como están trabajando los detectores de partículas, ya están analizando datos en los equipos de trabajo a lo largo de todo el mundo. Pronto empezarán a sacar conclusiones acerca de  algunos de los principales enigmas de la física moderna, como el origen de la masa, la gran unificación de las fuerzas y la presencia de abundante materia oscura en el universo.

Los responsables del experimento Alice ya se frotan las manos imaginando lo que ocurrirá a finales de año con las colisiones de iones de plomo, comenzará la carrera para buscar nuevas pistas sobre la naturaleza de la interacción fuerte y la evolución de la materia en el Universo inicial.

El LHC trabajará durante 18-24 meses con el objetivo de ofrecer datos suficientes para que con los experimentos a realizar se produzcan avances significativos en una amplia gama de canales de la física. Tan pronto como se haya “redescubierto” el Modelo Estándar de partículas conocido, tomado como un precursor necesario a la búsqueda de una nueva física, los experimentos del LHC se dirigirán a la búsqueda sistemática del Bosón de Higgs. Con la cantidad de datos esperados, el análisis combinado de ATLAS y CMS se podrá de explorar un amplio rango de masas, e incluso hay una oportunidad de descubrir si el Bosón de Higgs tiene una masa cercana a los 160 GeV.

El LHC tiene una oportunidad real en los próximos dos años del descubrimiento de partículas supersimétricas”, detectando masas del orden de  800 GeV, y capaces de dar ideas sobre la composición de una cuarta parte del Universo.”

Después de este plazo, el LHC se detendrá para hacer un mantenimiento rutinario, y para completar las reparaciones y trabajos de consolidación, después del incidente del 19 de septiembre de 2008, para que el LHC pueda alcanzar la energía de 14 TeV. Tradicionalmente, el CERN ha operado sus aceleradores en  ciclos anuales, funcionando de siete a ocho meses con un período de cuatro a cinco meses de cierre de cada año. Siendo una máquina con elementos criogénicos a una temperatura muy baja, el LHC tiene alrededor de un mes para llegar a la temperatura ambiente y otro mes para enfriarse. A cuatro meses del posible cierre, parar tan pronto no tendría sentido para un ciclo anual, así CERN ha decidido pasar a un ciclo más largo, con períodos más largos de operación acompañado por períodos más largos de cierre cuando sea necesario.

Dos años de funcionamiento continuo será una tarea difícil tanto para los operadores como para los experimentos del LHC, pero valdrá la pena el esfuerzo.

En este enlace tenemos el Webcast del LHC , ahí se puede ver vídeos acerca del acelerador y como han vivido los primeros choques de partículas. El vídeo de abajo representa como están circulado los haces en el acelerador en tiempo real

Vodpod videos no longer available.

Reinicio actividades LHC 28-02-2010

Según ha comunicado de forma escueta el CERN en su Web y en Twitter, tras la parada técnica en la que se encontraba el LHC desde el pasado diciembre, el sábado 28 de Febrero a las 04:10 volvió a circular el primer haz de partículas de 2010 por el gran colisionador.

El haz ha circulado en ambos sentidos por el enorme anillo de 27 kilómetros del LHC, aunque de momento a baja potencia, poco después han tenido que hacer una nueva parada para ajustar algunos aspectos del enfriamiento de los imanes antes de seguir con la aceleración de las partículas.

El LHC se puso en “stand by” el 16 diciembre de 2009, después de un más que prometedor reinicio de sus actividades a finales de ese mismo año, y desde entonces esta parada técnica ha servido para preparar las colisiones de alta energía y el programa de investigación que se seguirá en 2010, hacer las reparaciones y comprobaciones necesarias para el perfecto funcionamiento a más altas energías. Como ya indiqué en la entrada dedicada a la parada técnica del LHC los responsables habían anunciado el reinicio de la actividad en febrero de este año, y el último día del mes se han cumplido las previsiones.

A partir de ahora, se irá aumentando la energía de colisión del LHC hasta los 7 TeV (3,5 TeV por haz) y así se operarán los experimentos a lo largo de entre 18 y 24 meses. Este periodo supondrá la fase más larga de operación del acelerador en la historia del CERN, y llevará hasta el verano u otoño de 2011.

Después se realizará una larga parada para desarrollar todos los trabajos necesarios que permitan alcanzar la energía de colisión prevista de 14 TeV en el siguiente período de funcionamiento del gran colisionador y evidentemente para analizar los datos registrados en esos meses de intenso trabajo